计算机科学导论.ppt
高盛纽约总部600名银行交易员变成2人 德勤推出的财务机器人正在替代基础财务工作岗位 IBM沃森机器人通过了美国执业医师资格评定考试 今日头条的编辑机器人能够写出较规范的新闻报道
谷歌的无人驾驶已经累计行驶300万公里
支付宝智能客服的自助服务率达到97% 无人超市、无人银行、无人收费站正在出现
物联网、信息物理系统(CSP)需要物理学知识 量子计算需要物理学知识
总之,现代社会要求通才型、交叉型、综合型人才
2019-8-29
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三大科学思维
推动人类文明进步和科技发展的三大科学:
理论科学,实验科学,计算科学
与三大科学相对应的是三大科学思维:
理论思维:又称推理思维,以推理和演绎为特 征,以数学学科为代表
析,测度理论,拓扑学,图论 深度学习:线性代数,概率论,信息论,数值计算 人工智能、程序验证、硬件设计:数理逻辑 数据库:集合论 编译器:计算模型 数据通信、密码学:代数系统 ……
2019-8-29
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如何学好数学?
关注数学的来龙去脉,知道数学概念、方法和理论的 产生渊源和发展过程:
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数学教育本质上是一种素质教育
数学学习的目的:
接受一大堆数学知识(×)
掌握数学的思想方法和精神实质(√) 培养数学素养(√)
通过认真的数学学习和严格的数学训练,可具备 一些特有的素质和能力,比如:
自觉的数量观念,严密的逻辑思维能力,高度的抽象 思维能力,认真细致的作风和习惯,精益求精的习惯 和风格,运用数学知识解决复杂问题的能力,等等
每一张片子有一个中心内容,语句组织有条理,文 字表述简明扼要,字体及图表大小合适
片子之间过渡自然
演讲(基本要求):
声音响亮,咬字清楚,语言不拖沓 论点明确,叙述有条理,时间掌握好
制作符合要求的作业,从网上提交
2019-8-29
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计算机科学与技术学科
2019-8-29
只要站在风口,猪都能飞起来 ---雷军
2019-8-29
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计算机科学与技术专业
年轻而又成熟的专业——70年 朝阳专业——日新月异、前途无量 引领时代潮流的专业
开辟了一个新时代——信息时代 形成了一个新产业——信息产业 开创了一种新的研究方法——计算方法 孕育了一种新的文化——计算机文化
教材特点:
内容浅显,不深奥 技术脉络清晰:历史、现状、未来 内容丰富:基本概念和术语,计算机使用技能及技
巧,就业岗位,伦理及环境问题等 原版教材,可读性好
2019-8-29
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课程作业
思考题(不用交):
每一章有小结和思考题,答案在书上都能找到
小实践(自已做):
2019-8-29
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学好物理很重要!
理工科学生必须具备物理学素养:
物理学是自然科学的基础,也是当代工程技术的基础
物理学是计算机硬件的基础:
电路设计、芯片设计等需要解决抗电磁干扰、降低功耗、 散热等诸多问题
计算机学科需要支撑其它学科的发展:
科学计算、工关的科学:算法本身是一个思 维的过程,程序只是用来实现了算法
2019-8-29
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计算机科学与技术学科
计算机科学与技术学科:
涉及计算理论、计算机系统结构、计算机应用的学科
计算理论:
研究算法及计算复杂性,将计算问题分成P问题(有多 项式时间的算法)和NP问题(无多项式时间的算法)
…….
2019-8-29
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现行教育方式与人工智能学习特点 高度重合
语言学习(中文和英文):
应试教育:过分强调字、词、语法,忽视文章 的整体性和语言所承载的思维方式,没有形成 真正的写作能力,无法准确表达自己的思考
人工智能:对话机器人通过建立字、词、语法 的计算模型,已能理解短句、根据语境造句, 甚至能够写出几句颇具飘渺感的诗;但在可以 预见的未来,仍不可能做出与人类思维相比的 自主命题写作
2019-8-29
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人工智能正在挑战人类智能
在完成规则和目标确定的任务上,人工智能已 经可以超越人类智能,并且在持续进化,比如:
AlphaGo Lee战胜了韩国围棋九段高手李世石 Libratus 战胜了德州扑克顶级选手 AlphaGo Zero从零知识开始,通过“左右互博”
“宇宙之大、粒子之微、火箭之速、化工之巧、地球之 变、生活之迷、日月之繁,无处不用数学” --华罗庚
数学是一门关键的技术:
数学的思想和方法与高度发展的计算技术相结合,形成 了一种关键性的、可实现的技术,称为“数学技术”
“高技术本质上是一种数学技术”的说法已被越来越多 的人所认同
2019-8-29
数学教育看起来只是一种知识教育,但本质上是一种 素质教育
2019-8-29
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数学是计算机学科的主要基础
要将一个现实中的问题交给计算机处理:
建立数学模型:将一个现实问题转化成可以被 计算的任务(数学建模)
设计算法:准确而完整地描述可在计算机上执 行的一个求解方案
编写程序或设计硬件逻辑:通过软件或硬件实 现求解方案
它们为什么提出来?要解决什么问题?
理解数学的精神实质和思想方法:
注重思考和理解,不要死记硬背数学知识,要活学要用
对于实际问题要能建立正确的数学模型,然后运用已知的数 学工具加以解决
严格训练,培养抽象思维、逻辑推理和归纳构造能力:
多练习,但不要死做题
要特别注重数学原理的理解、正确的解题思路、科学的论证 方法、严密的逻辑推理过程等
2019-8-29
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现行教育方式与人工智能学习特点 高度重合
数学教学:
应试教育:中小学强调计算、题型和公式套用, 缺少逻辑推理训练;高校数学知识碎片化,仍 是简单套公式应付考试,会解题但往往不会活 用数学工具,如根据实际问题建立数学模型
人工智能:擅长计算,已有Matlab等非常强大 的数学和统计软件工具,计算能力远超人类
刷题训练:用大量的题目训练学生的大脑 大数据训练:用大量数据训练一个深度神经网络
人工智能相比人类大脑的优势:
强大的算力:AlphaGo Lee训练时用到1202个CPU、 176个GPU
大量的训练数据:AlphaGo Lee存有1500万个高手对 局棋谱
“体力”充足:只要有充足的电源 “心力”稳定:没有心理和情绪上的波动
2019-8-29
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现行教育方式与人工智能学习特点 高度重合
数学之外的理科:
应试教育:注重结论性的东西,忽视问题的提 出、过程的探究、实验设计的原始思路
人工智能:擅长学习已有的知识,在自然问题 和工程问题的提出、探究、实验方面只能起辅 助作用
2019-8-29
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现行教育方式与人工智能学习特点 高度重合
计算机科学导论
Introduction to Computer Science
2019-8-29
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课程简介
教学目标:
了解计算机专业要学什么、专业的起源与发展、 将来能从事什么职业
熟悉计算机的使用
学时:20 学分:1 课程类型:考查
2019-8-29
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教材
《计算机科学引论》(Computing Essentials) (2017英文精编版),机械工业出版社
可见,软件程序和硬件逻辑都是建立在数 学模型基础上的
2019-8-29
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计算机科学的数学理论体系
数值计算:
主要包括数值分析、数学分析、线性代数、计算几 何、概率论与数理统计
离散数学:
一般认为包含集合论、逻辑学、代数学、图论、组 合学
数论:
包括初等数论、解析数论、代数数论、几何数论
你选择了正确的专业!
2019-8-29
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为什么要上那么多的 数学课和物理课?
2019-8-29
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数学是一切科学的基础
数学是研究现实世界中数量关系和空间形式的科学:
数学忽略了物质的具体形态和属性,具有超越具体学科、 普遍适用的特征(和哲学类似)
数学是一切科学的基础:
实验思维:又称实证思维,以观察和总结自然 规律为特征,以物理学科为代表
计算思维:又称构造思维,以设计和构造为特 征,以计算机学科为代表
2019-8-29
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人工智能倒逼学习方式转变
2019-8-29
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人工智能 VS 人类大脑
在训练模式上,应试教育的刷题训练与人工智能 的大数据训练具有高度相似性:
计算机系统结构:
研究高效的计算机系统的软、硬件实现
计算机应用:
将计算机应用于各个领域的理论、方法和技术
2019-8-29
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计算机学科正处于历史最佳发展期
计算机学科正处在一个前所未有的发展机 遇期:
超级计算机:每秒百亿亿次的E级计算机 5G网络:整部超高画质电影可在1秒之内下载
Making IT work for you Tips
课程报告(要交!!):
从各章给出的DISCUSSION中选择一个感兴趣 的问题,做一个5分钟左右的介绍,要求有PPT, 用手机录成视频后提交到课程网站